Sepertinya setiap ban di pasaran akhir-akhir ini menggembar-gemborkan "senyawa silika yang ditingkatkan". Tunggu, apa? Apakah ada pasir di ban saya? Ada apa dengan silika yang membuatnya tampak sangat ajaib sehingga setiap pembuat di luar sana memiliki semacam campuran silika yang dipatenkan dalam karet mereka? Dan mengapa setiap tiremaker harus menjaga rahasia mereka sedikit lebih dijaga daripada kode nuklir?
Jika Anda melakukan penelitian tentang silika sebagai zat tambahan ban, hal pertama yang Anda temukan adalah bahwa setiap sumber informasi pada jalinan benang mungkin akan memberi tahu Anda sesuatu yang berbeda. Silika meningkatkan daya tahan aus tetapi mengurangi genggaman. Silica meningkatkan grip tetapi mengurangi ketahanan aus. Silika mengurangi resistensi bergulir tetapi membutuhkan darah faeries. Hal semacam itu. Hal tentang silika adalah bahwa, dengan cara berbicara, ajaib. Silica memiliki sifat-sifat yang ketika dicampur dengan karet ban, memungkinkan para insinyur ban untuk mengurangi hambatan rolling sambil meningkatkan cengkeraman, melanggar beberapa aturan yang sebelumnya dianggap tidak mudah pecah. Jadi inilah yang dilakukan silika, dan mengapa benar-benar ada pasir di ban Anda, tetapi tidak ada darah peri. Itulah gunanya tanduk unicorn untuk …
Senyawa karet khusus ban adalah campuran dari berbagai bahan, terutama bentuk karet alam dan karet sintetis. Pengisi digunakan baik untuk membantu mengikat karet yang berbeda bersama-sama dan untuk menciptakan berbagai efek dalam senyawa yang dihasilkan, apakah melunakkan atau mengeraskan karet. Pengisi ini termasuk bahan-bahan seperti minyak bumi dan karbon hitam. Karena ini adalah polutan utama, banyak perusahaan ban telah mencari cara untuk mengganti kedua aditif dengan sesuatu yang sedikit lebih ramah lingkungan.
Insinyur ban pertama kali mulai bereksperimen dengan silika sebagai pengisi alternatif dalam karet ban pada tahun 1970-an sebagai cara untuk mencoba menurunkan rolling resistance dan mendapatkan jarak tempuh bahan bakar yang lebih baik dari ban mereka. Pada awalnya mereka menemukan bahwa menambahkan silika pasti menurunkan rolling resistance, tetapi dengan mengorbankan pegangan yang lebih rendah. Kemudian mereka mencoba campuran silika murni dan zat yang disebut silan, yang merupakan hidrosilikat, atau silika dengan hidrogen yang terikat padanya pada tingkat molekuler. Itu telah melakukan triknya.
Untuk memahami efek ajaib dari campuran silika-silan, kita harus memahami bahwa sejak pengembangan ban pneumatik, insinyur telah hidup dengan hukum yang sederhana dan tidak berubah - senyawa ban lunak mendapatkan pegangan lebih banyak, tetapi lebih cepat aus dan memiliki rolling resistance yang tinggi, sementara senyawa yang lebih keras memakai lebih lambat dan memiliki rolling resistance yang lebih rendah, tetapi mendapatkan pegangan yang lebih sedikit Pengorbanan yang tak terhindarkan yang harus dilakukan oleh para insinyur antara cengkeraman, rolling resistance dan treadwear dikenal sebagai "segitiga ajaib." Untuk menyeimbangkan sifat-sifat ini untuk ban tertentu telah menjadi tujuan setiap insinyur ban yang pernah mencampur suatu senyawa.
Masalahnya adalah pada properti fisik yang dikenal sebagai histeresis. Hysteresis adalah pengukuran seberapa banyak energi yang dihasilkan suatu benda ketika pulih dari deformasi. Contoh yang baik dari ini adalah membayangkan menjatuhkan Superball dan keping hoki dari ketinggian yang sama. Superball memantul kembali ke hampir ketinggian di mana ia dijatuhkan, karena ia mengembalikan hampir semua energi dari dampak dengan tanah. Ini dianggap histeresis rendah. Di sisi lain, keping hoki nyaris tidak memantul sama sekali, karena hoki kehilangan banyak energi karena tidak merusak dan melambung. Ini histeresis tinggi.
Sebagian besar tahanan putaran ban berasal dari cara ban mengalami deformasi dan melambung ketika ban berputar di bawah beban, yang dikenal sebagai distorsi frekuensi rendah. Jika senyawa ban memiliki histeresis rendah pada frekuensi rendah, ia melambung seperti pegas dan kehilangan energi lebih sedikit, yang berarti penghematan bahan bakar yang lebih besar. Di sisi lain, cengkeraman ban ditentukan oleh bagaimana senyawa karet terdistorsi di sekitar ketidakrataan permukaan jalan, yang dikenal sebagai distorsi frekuensi tinggi. Jika ban memiliki histeresis tinggi pada frekuensi tinggi, itu sesuai dengan celah kecil di jalan daripada "memantul" dan memberikan cengkeraman yang lebih baik.
Ketika para insinyur ban mulai menggunakan silika dan silan bersama-sama sebagai bahan pengisi, mereka mulai memahami bahwa senyawa silika-silan pasti menurunkan resistensi bergulir, tetapi sebagai lawan sepenuhnya terhadap segitiga ajaib, mereka juga meningkatkan cengkeraman sambil menjaga keausan tetap konstan. Entah bagaimana, penggunaan silan memungkinkan kedua karet alam dan sintetis untuk mengikat lebih erat pada tingkat molekuler, dan menghasilkan senyawa karet yang memiliki histeresis rendah pada frekuensi rendah dan histeresis tinggi pada frekuensi tinggi, memungkinkan para insinyur ban untuk memiliki dan makan kue mereka. Segitiga ajaib telah hancur berkeping-keping oleh senyawa ajaib. Menurut sebuah makalah tentang masalah ini dalam jurnal Rubber World: “Penggunaan silika dapat menghasilkan pengurangan hambatan rolling sebesar 20% dan juga dapat meningkatkan kinerja skid basah sebanyak 15%, secara substansial meningkatkan jarak pengereman pada saat yang sama waktu."
Silica juga memberikan manfaat besar ketika digunakan di ban musim dingin dan semua musim. Senyawa silika-silan tetap jauh lebih fleksibel pada suhu rendah, menjadikannya ideal untuk senyawa ban musim dingin, dan memproduksi ban musim dingin dengan rolling resistance rendah dengan cengkeraman dan ketahanan aus yang sama. Bersama-sama dengan teknik baru memotong pola siping, ini telah menghasilkan revolusi dalam industri ban yang pada dasarnya telah menghancurkan semua aturan lama dan mengatur segala yang kami ketahui di telinganya.
Masalah besar lainnya untuk dipecahkan dengan senyawa yang ditingkatkan silika adalah kesulitan dan harga tinggi untuk mendapatkan silika murni dari pasir untuk digunakan dalam senyawa ini. Tampaknya Goodyear telah membuat terobosan di bidang itu baru-baru ini dengan mencari tahu cara mendapatkan silika murni dari abu sekam padi yang terbakar. Apa yang akan mereka pikirkan selanjutnya?
